Устройство для очистки расплавов металлов от поверхностных загрязнений

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ РАСПЛАВОВ МЕТАЛЛОВ ОТ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ, включающее ампулы для .исходного и очищенного расплавов, . соединенные сифоном для переливания расплава и размещенные в горизонтальной печи, снабженной нагревателем и средством ее наклона, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения качества и увеличения выхода очищенного металла, печь снабжена дополнительным нагревателем, размещенным перед сифоном в области ампулы с исходным расплавом. 7

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(50 С ЗОВ 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ »

»»

» »

»

»» »

» » »» »

»» » »»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3593208/23-26 (22) 18.05.83 ..(46) 28.02.85. Бюл. М - 8 (72) И.М.Пилат, С.В.Чайка, С.И.Пироженко и H.В.Круглова (71) Черновицкий ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет (53) 62 1.315.592(088.8) (56) 1. Пфанн В.Г. Зонная плавка.

Пер. с англ. M. "Мир", 1970, с.368.

2. Авторское свидетельство ЧССР

Ф 151652, кл. В 01 3 17/00, 1973 (прототип). (19) 80(11) 1 1 425 3 . А (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ РАСПЛАВОВ МЕТАЛЛОВ ОТ ПОВЕРХНОСТНЫХ

ЗАГРЯЗНЕНИЙ, включающее ампулы для ,исходного и очищенного расплавов, соединенные сифоном для переливания расплава и размещенные в горизонтальной печи, снабженной нагревателем и средством ее наклона, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества и увеличения выхода очищенного металла, печь снабжена дополнительным нагревателем, размещенным перед сифоном в области ампулы с исходным расплавом..

1142533

Изобретение относится к технологии очистки исходных материалов для получения монокристаллов.

Для изготовления преобразователей энергии различного типа из полупроводников и полуметаллов необходимы монокристаллы высокой степени совершенства, получение которых зависит не только г т технологии выращи° вания, но и от чистоты исходного ма- lð териала.

Известно устройство для очистки расплавов металлов, включающее дополнительный зонный нагреватель, установленный над основным нагревателем и создающий градиент температуры, который используется для очистки материалов методом зонной плав/ ки. Очистка материалов зонной плавкой проводится перемещением расплавленной зоны и фронта кристаллизации вдоль твердого слитка с помощью дополнительного нагревателя. При этом происходит очистка не от окислов и загрязнений, плавающих на 25 поверхности расплавленной зоны, а от расплавленных примесей (элементов), содержащихся в очищаемом материале вследствие различных коэф— фициентов сегрегации примесей и основного материала. Состав расплавленной зоны и состав кристалла,образующегося следом за движущимся фронтом кристаллизации, различны fl).

Однако окислы и загрязнения, плавающие на поверхности расплавленной зоны, остаются на поверхности кристаллической. части слитка.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для очистки расплавов металлов от поверхностей загрязнений, включающее ампулы для исходного и очищенного расплава, расположенные в камере, заполненной инертным газом, соединенные сифоном для переливания расплава и размещенные в горизонтальной печи, снабженной нагревателем и средством ее наклона(2).

Недостаток этого устройства неполная очистка материала вследствие того, что сифон не является устройством, полностью осуществляющим разделение очищенного расплава и 55 плавающих на поверхности загрязнений.

Кроме того, недостатком устройства является большое количество (25-ЗОЖ) материала, остающегося вместе с загрязнениями.

Цель изобретения — повышение качества и увеличение выхода очищенного металла.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для очистки расплавов металлов от поверхностных загрязнений, включающем ампулы для исходного и .очищенного расплавов, соединенные сифоном для переливания расплава и размещенные в горизонтальной печи, снабженной нагревателем и средством ее наклона, печь снабжена дополнительным нагревателем, размещенным перед сифоном в области ампулы с исходным распла— вом.

На чертеже представлена схема устройства для очистки расплавов металлов от поверхностных загрязнений.

Сущность устройства состоит в том, что в области перед сифоном установлен дополнительный нагреватель, создающий градиент температуры, который направляет плавающие окислы и загрязнения в противоположную сторону от сифона. Для дополнительных удобств сифон в своем начале и конце выполнен в форме капилляра. Первый капилляр в начале сифона способствует пре.— дотвращению поступления плавающих окислов в сифон. Второй капилляр в конце сифона служит местом отпайки части ампулы с очищенным материалом. Весь процесс проводится не в инертной атмосфере, а.при непрерыв-5;4 ной откачке в вакууме 10 — 1С мм рт. ст,, что дает возможность одновременно провести дегазацию расплава и избавиться от летучих .;омпонентов.

Дополнительный нагреватель имео ет температуру на 100-150 С выше температуры основного нагревателя, благодаря чему создается мощный градиент температуры вдоль расплава.

Учитывая, что коэффициент поверхностного натяжения зависит от температуры, на поверхности расплава образуется градиент поверхностного натяжения. Возникающий градиент поверхностного натяжения перемещает плавающие загрязнения в направлении наибольшего коэффициента поверхностного натяжения, т.е. в противоположную сторону от дополнительного

1425 33

Составитель В. Голованов

Редактор Н.Киштулинец Техред И.Пароцай Корректор Е.Сирохман

Заказ 663/27 Тирад 357 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по д лам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 нагревателя, от сифона, от места слива очищаемого материала.

Очистка проводится на установке, состоящей из контейнера 1, изготовленного из пирексового или молибденового стекла, в середине которой выполнен сифон 2, разделяющий контейнер на две ампулы 3 и 4. В ампуле 3 находится исходный расплав 5, в ампулу 4 переливается очищенный расплав. Основной нагреватель 6 размещен вдоль всего контейнера, а дополнительный 7 находится в конце ампулы 3 перед сифоном. Начало контейнера 1 соецинено с вауумным постом. Конструкция установки предусматривает возможность наклона конца ампулы вниз.

Очистка. при помощи устройства проводится следующим образом.

Исходный металл загружают в ампулу 3, которая соединена с вакуумным постом, непрерывно работающим в течение всего процесса. Включают основной нагреватель 6. После полного расплавления материала включают дополнительный нагреватель 7, через 10-15 мин устанавливается градиент температуры вдоль расплава, под действием которого загрязнения, плавающие на поверхности расплава, перемещаются к более холодному концу ампулы 3 и концентрируются там. Затем все устройство медленно . наклоняется вниз так, чтобы граница между чистой и загрязненной поверхностью расплава, создаваемой градиентом температуры, оставалась перед сифоном. При этом происходит переливание чистого расплава в ампулу 4, а загрязнения остаются в ампуле 3 перед капиллярным сужением сифона. После переливания всю установку быстро ноэнр;ицают, н исходное горизонтальное по ожение, вьгключант дополнительный нагренатеч ь 7 и включают механизм охлаждения основного нагревателя 6. Например, расплав висмута охлаждают со скоростью

120- 130 град/ч. После достижения комнатной температуры выключают вакуумный пост, и часть ампулы, в которой находится очищенный материал, отпаивают в месте капилляра.

Очищенньп материал находится в вакуу мированной запаянной ампуле и не под вергается окислению.

При помощи предлагаемого устройства можно очищать от поверхностных загрязнений нелетучие маТериалы.

Сравнительно с устройством, служащим прототипом, очистка проходит более эффективно. Очищенньп материал получается практически беэ загрязнений и окислов. Очищенный, например, висмут в отличие от исходного имеет зеркальную поверхность и

25 крупноблочную структуру, что является необходимой предпосылкой для получения совершенных монокристаллов.

Иэ очищенного висмута от плавающих

Загрязнений с помощью дополнительного градиентного нагревателя при последующем выращивании получались более совершенные монокристаллы и с лучшими электрофизическими характеристиками, чем без температурного градиента, выход очищенного висмута

35 состазляет 85-927, а беэ него тем же способом 68-727..

Таким образом, устройство позво40 ляет повысить качество монокристаллов, выращенных иэ очищенного металла, а также на 157 увеличить выход очищенного металла.

Устройство для очистки расплавов металлов от поверхностных загрязнений Устройство для очистки расплавов металлов от поверхностных загрязнений Устройство для очистки расплавов металлов от поверхностных загрязнений 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области выращивания монокристаллов из расплава в ампуле и может быть применено для выращивания щелочно-галоидных кристаллов

Изобретение относится к термоэлектрическому приборостроению и может найти применение в создании высокоэффективных преобразователей на основе полупроводниковых материалов для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, например, в холодильниках, термостатах, агрегатах для кондиционирования воздуха и других устройствах

Изобретение относится к производству абразивных материалов, в частности к производству высокопрочных корундовых материалов, применяемых для изготовления абразивных кругов

Изобретение относится к производству абразивных материалов, в частности к производству высокопрочных корундовых материалов, применяемых для изготовления абразивных кругов

Изобретение относится к созданию резервуара для хранения расплавленного кремния и способа его изготовления

Изобретение относится к технике, связанной с выращиванием кристаллов из растворов, и может быть использовано при скоростном выращивании профилированных кристаллов (например, КН 2РО4, KD2PO 4, BaNO3 и др.)

Изобретение относится к технике, связанной с выращиванием кристаллов из пересыщенных водных растворов, и может быть использовано при скоростном выращивании профилированных кристаллов (например, типа KH2PO4, KD2PO4 , Ва(NO3)2 и др.)

Изобретение относится к получению полупроводниковых материалов, преимущественно поликристаллического кремния, путем осаждения из газовой фазы на подогреваемые подложки и может быть использовано в реакторах с резистивным подогревом стержневых подложек и с верхним токоподводом

Изобретение относится к кристаллографии, а более конкретно - к устройству для выращивания кристаллов биологических макромолекул, например кристаллов белка

Изобретение относится к устройствам, специально предназначенным для выращивания поликристаллического кремния, а именно к системе охлаждения колпака реактора для выращивания поликристаллического кремния, преимущественно путем осаждения из газовой фазы на подогреваемые стержневые подложки (основы)
Наверх